Characterization of the complete chloroplast genome of an endemic perennial grass Orinus intermedius and its phylogenetic analysis in Poaceae

Xu Su, Yuping Liu, Ting Lv, Zhumei Ren

Реферат статті 

РЕЗЮМЕ. Orinus intermedius – це багаторічна ендемічна рослина, що росте лише на південно-східному Цинхай-Тибетському нагір’ї. Вона має особливо цінні екологічні та генетичні властивості, а деякі її морфологічні характеристики присутні також у O. thoroldii та O. kokonoricus. У цьому дослідженні ми провели секвенування та формування її повного геному хлоропласту (cp) за допомогою платформи Illumina HiSeq4000 з подальшим обговоренням її характеристик та філогенетичної позиції цього виду рослин. Результати демонструють, що повний геном хлоропласту O. intermedius складається з 134 296 п.н. з високим вмістом AT – 61,6 %. Структура геному хлоропласту стандартної чотиристоронньої форми, яка містить пару інвертованого повтору (ІП, 21 024 п.н. кожен), відділену зонами невеликої унікальної копії (SSC, 12 478 п.н.) та великої унікальної копії (LSC, 79,770 п.н.). Він кодує 136 генів, включаючи 81 протеїн-кодуючий ген, 44 гени тРНК та вісім генів рРНК. Більшість цих генів зустрічаються як унікальна копія. Більше того, серед анотованих генів з геному хлоропласту O. intermedius немає генів, що містять інтрони. Філогенетичний аналіз на основі 41 послідовностей повного геному хлоропласту показав, що O. intermedius є сестринською філогенетичною гілкою гілки виду Eragrostis з Chloridoideae.

Ключові слова: Poaceae; Orinus intermedius; повний геном хлоропласту; філогенетичний аналіз; Цинхай-Тибетське нагір’я

Цитологія і генетика 2019, том 53, № 5, C. 90-91

1. Key Laboratory of Medicinal Plant and Animal Resources in the Qinghai-Tibet Plateau, School of Life Science, Qinghai Normal University, Xining 810008, China
2. Key Laboratory of Education Ministry of Environments and Resources in the Qinghai-Tibet Plateau, School of Life Science, Qinghai Normal University, Xining 810008, China
3. School of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China

E-mail: zmren sxu.edu.cn

Xu Su, Yuping Liu, Ting Lv, Zhumei Ren Characterization of the complete chloroplast genome of an endemic perennial grass Orinus intermedius and its phylogenetic analysis in Poaceae, Цитологія і генетика., 2019, том 53, № 5, C. 90-91.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
Xu Su, Yuping Liu, Ting Lv, Zhumei Ren Characterization of the Complete Chloroplast Genome of an Endemic Perennial Grass Orinus intermedius and Its Phylogenetic Analysis in Poaceae, Cytol Genet., 2019, vol. 53, no. 5, pp. 418–423
DOI: 10.3103/S0095452719050128

Посилання

1. Gray, J.C., Genetic manipulation of the chloroplast genome, Biotechnology, 1989, vol. 12, no. 14, pp. 317–335.

2. Howe, C.J., Barbrook, A.C., Koumandou, V.L., Nisbet, R.E., and Symington, H.A., Evolution of the chloroplast genome, Philos. Trans. R. Soc. Lond., B. Biol. Sci., 2003, vol. 358, no. 1429, pp. 99–107. https://doi.org/10.1098/rstb.2002.1176

3. Jansen, R.K., Cai, Z.Q., Raubeson, L.A., Daniell, H., Depamphilis, C.W., Leebens-Mack, J., Müller, K.F., Guisinger-Bellian, M., Haberle, R.C., Hansen, A.K., Chumley, T.W., Lee, S.B., Peery, R., McNeal, J.R., Kuehl, J.V., and Boore, J.L., Analysis of 81 genes from 64 plastid genomes resolves relationships in angiosperms and identifies genome-scale evolutionary patterns, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2007, vol. 104, no. 49, pp. 19369–19374. https://doi.org/10.1073/pnas.0709121104

4. Odintsova, M.S. and Yurina, N.P., Chloroplast genomics of land plants and algae, Biotechnol. Appl. Photosyn. Protein: Biochips, Biosensors, Biodevices, 2006, pp. 57–72.

5. Li, W.M., Ruf, S., and Bock, R., Constancy of organellar genome copy numbers during leaf development and senescence in higher plants, Mol. Genet. Genom., 2006, vol. 275, no. 2, pp. 185–192. https://doi.org/10.1007/s00438-005-0075-7

6. McNeal, J.R., Leebens-Mack, J.H., Arumuganathan, K., Kuehl, J.V., Boore, J.L., and DePamphilis, C.W., Using partial genomic fosmid libraries for sequencing complete organellar genomes, Biotechniques, 2006, vol. 41, no. 1, pp. 69–73. https://doi.org/10.2144/000112202

7. Sugiura, M., The genomics of land plant chloroplasts: gene content and alteration of genomic information by RNA editing, Photosynth. Res., 2001, vol. 70, no. 1, pp. 107–118.

8. Su, X., Liu, Y.P., Wu, G.L., Luo, W.C., and Liu, J.Q., A taxonomic revision of Orinus (Poaceae) with a new species, O. intermedius, from the Qinghai-Tibet Plateau, Novon, 2017, vol. 25, no. 2, pp. 206–213. https://doi.org/10.3417/2015047

9. Su, X., Wu, G.L., Li, L.L., and Liu, J.Q., Species delimitation in plants using the Qinghai-Tibetan Plateau endemic Orinus (Poaceae: Tridentinae) as an example, Ann. Bot., 2015, vol. 116, no. 1, pp. 35–48. https://doi.org/10.1093/aob/mcv062

10. Doyle, J.J. and Doyle, J.L., Isolation of plant DNA from fresh tissue, Focus, 1990, vol. 12, no. 1, pp. 13–15.

11. Bolger, A.M., Lohse, M., and Usadel, B., Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data, Bioinformatics, 2014, vol. 30, no. 15, pp. 2114–2120. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu170

12. Zerbino, D.R. and Birney, E., Velvet: algorithms for de novoshort read assembly using de Bruijn graphs, Genome Res., 2008, vol. 18, no. 5, pp. 821–829. https://doi.org/10.1101/gr.074492.107

13. Lohse, M., Drechsel, O., Kahlau, S., and Bock, R., Organellar genome DRAW—a suite of tools for generating physical maps of plastid and mitochondrial genomes and visualizing expression data sets, Nucleic Acids Res., 2013, vol. 41, pp. W575–W581. https://doi.org/10.1093/nar/gkt289

14. Katoh, K. and Standley, D.M., MAFFT multiple sequence alignment software version7: improvements in performance and usability, Mol. Biol. Evol., 2013, vol. 30, no. 4, pp. 772–780. https://doi.org/10.1093/molbev/mst010

15. Swofford, D.L., PAUP*: Phylogenetic Analysis Using Parsimony (* and other methods), version 4, Sunderland, MA: Sinauer Associates, 2002.

16. Stamatakis, A., RAxML version 8: a tool for phylogenetic analysis and post-analysis of large phylogenies, Bioinformatics, 2014, vol. 30, no. 9, pp. 1312–1313. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu033

17. Liu, Y., Su, X., Tao, T.L., and Chen, L.K., Characterization of the complete chloroplast genome sequence of Littledalea racemosa Keng (Poaceae: Bromeae), Conserv. Genet. Resour., 2018, vol. 10, no. 3, pp. 343–346.

18. Yang, M., Zhang, X.W., Liu, G.M., Yin, Y.X., Chen, K.F., Yun, Q.Z., Zhao, D.J., Al-Mssallem, I.S., and Yu, J., The complete chloroplast genome sequence of date palm (Phoenix dactylifera L.), PLoS One, 2010, vol. 5, no. 9. e12762. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0012762

19. Li, X.W., Gao, H.H., Wang, Y.T., Song, J.Y., Henry, R., Wu, H.Z., Hu, Z.G., Yao, H., Luo, H.M., Luo, K., Pan, H.L., and Chen, S.L., Complete chloroplast genome sequence of Magnolia grandiflora and comparative analysis with related species, Sci. China Life Sci., 2013, vol. 56, no. 2, pp. 189–198.

20. Li, X.J., Yang, Z.Y., Huang, Y.L., and Ji, Y.H., Complete chloroplast genome of the medicinal plant Paris polyphylla var. chinensis (Melanthiaceae), J. Trop. Subtrop. Bot., 2015, vol. 23, no. 6, pp. 601–613.

21. Li, X.W., Hu, Z.G., Lin, X.H., Li, Q., Gao, H.H., Luo, G.A., and Chen, S.L., High-throughput pyrosequencing of the complete chloroplast genome of Magnolia officinalis and its application in species identification, Yao Xue Xue Bao, 2012, vol. 47, no. 1, pp. 124–130.